袁萬山

（菏澤市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東菏澤274000）

1 引言

目前， 我國高速公路的交通事故率以及死亡率均遠遠高于美日等國家，出現(xiàn)該結(jié)果的原因是多方面的，其中瀝青路面抗滑性能較低是主要原因之一[1]。 隨著使用年限的增加，加之我國巨大的交通量， 瀝青路面的抗滑性能呈現(xiàn)出逐漸下滑的趨勢，這也是導致交通事故發(fā)生的重要因素[2]。 國內(nèi)外學者在提高瀝青路面抗滑性能方面做了許多工作， 有學者從瀝青混合料級配入手， 增加路表面的紋理， 也有學者從集料角度入手，基于路面的抗滑性能對粗集料提出了相關要求[3]。 但就已經(jīng)發(fā)生抗滑性能嚴重下降的路面， 上述研究成果則無法產(chǎn)生效果，目前最有效的恢復路面抗滑性能的方法仍然是加鋪層，這其中超薄磨耗層是一項有效的措施。 超薄磨耗層可以恢復瀝青路面的抗滑性能，對于輕微裂縫、車轍等瀝青路面早起病害均具有顯著的修復效果， 是一種應用廣泛的預防性養(yǎng)護技術[4]。超薄磨耗層受限于厚度較小，加之孔隙較大，在后期的通車過程中， 容易受到諸如車輛荷載與水熱環(huán)境等外部環(huán)境的影響而出現(xiàn)服役性能衰減的現(xiàn)象，常見的病害有松散、掉粒、剝落以及與下承層剝離等。 此外，高黏瀝青在瀝青混合料中的應用較為廣泛，其黏結(jié)性能好，環(huán)境耐受力強，在高模量瀝青混合料的制備中發(fā)揮了重要的作用。 將高黏瀝青應用于超薄磨耗層是近年來的一個研究熱點， 但仍然存在一些問題沒有解決，這包括適用于超薄磨耗層的高黏瀝青的制備，高黏瀝青超薄磨耗層的抗滑性能的提升等。

本文在上述背景下， 以路特LT-HVA 高黏瀝青改性劑為原材料，展開了適用于超薄磨耗層的高黏瀝青的制備與性能研究，并對高黏瀝青超薄磨耗層的抗滑性能及排水性能進行試驗研究，旨在為高黏瀝青超薄磨耗層的應用提供參考。

2 試驗設計

2.1 原材料

本文采用的基質(zhì)瀝青為中海90#基質(zhì)瀝青。 路特LTHVA 高黏瀝青改性劑由深圳路特新材料科技有限公司提供，常溫下為黑色或黃色顆粒。 本文還引入TPS 高黏改性劑作為對比。 路特LT-HVA 高黏瀝青改性劑與TPS 高黏改性劑，價格優(yōu)勢顯著，具有更高的性價比。 此外，本文采用石灰?guī)r粗集料和細集料以及礦粉作為超薄磨耗層的集料與填料， 其技術指標均滿足相關規(guī)范的技術要求。

2.2 實驗設計

LT-HVA 高黏改性瀝青的制備工藝： 將中海90#基質(zhì)瀝青加熱至170 ℃，將占瀝青質(zhì)量12%的LT-HVA 高黏改性劑緩緩地摻入瀝青中，攪拌均勻后，采用剪切儀以5 000 r/min 的速度剪切30 min 后即可制得LT-HVA 高黏改性瀝青。TPS 高黏改性瀝青的制備工藝： 將中海90#基質(zhì)瀝青加熱至165 ℃，取瀝青質(zhì)量12%的TPS 摻入瀝青中，采用剪切儀以1 000 r/min的速率剪切10 min 后， 再以5 000～6 000 r/min 的速率剪切30 min，即可制得TPS 高黏改性瀝青。

鑒于超薄磨耗層對瀝青內(nèi)聚力及黏聚力的要求較高，本文首先制備LT-HVA 高黏瀝青和TPS 高黏瀝青，并進行三大技術指標以及黏度的測定， 采用動態(tài)剪切流變儀測試兩種高黏瀝青的內(nèi)聚力，采用Wilhelmy 吊片法測試高黏瀝青的黏聚力。 利用原材料制備Novachip 超薄磨耗層用混合料，并對混合料進行了摩擦系數(shù)、 構(gòu)造深度以及滲水系數(shù)的測試， 分析LT-HVA 高黏改性瀝青超薄磨耗層混合料與TPS 高黏改性瀝青超薄磨耗層混合料的技術性能。

3 超薄磨耗層用高黏改性瀝青技術性能

3.1 高黏改性瀝青常規(guī)技術性能

對LT-HVA 高黏瀝青和TPS 高黏瀝青進行技術性能檢測，檢測結(jié)果如表1 所示。

表1 高黏改性瀝青技術性能

表1 顯示，LT-HVA 高黏改性瀝青和TPS 高黏改性瀝青均具有非常高的60 ℃動力黏度，同時軟化點也較高，提示兩種高黏改性瀝青均具備較好的高溫性能及較大的黏滯性。

3.2 高黏改性瀝青內(nèi)聚力

本文采用動態(tài)剪切流變儀測試兩種高黏瀝青的內(nèi)聚力，其測試結(jié)果如圖1 所示。

圖1 LT-HVA高黏改性瀝青和TPS高黏改性瀝青應力應變曲線

從圖1 可知，LT-HVA 高黏改性瀝青和TPS 高黏改性瀝青在拉伸過程中的應力應變曲線較為相似，均是在拉伸初期達到應力峰值，隨后應力隨著應變逐漸降低。 應力峰值代表高黏瀝青的屈服強度，即內(nèi)聚力，對于LT-HVA 高黏改性瀝青和TPS 高黏改性瀝青而言，應力峰值分別為6 510 Pa 和6 800 Pa，兩者相差不大，TPS 高黏改性瀝青的內(nèi)聚力略高。 當高黏瀝青達到最大應力峰值時，其位移為失效位移，此時位移繼續(xù)增加失效位移的10%，所對應的應力值為殘余應力，（應力峰值-殘余應力）/ 應力峰值100%為強度損失率，該數(shù)值可以作為瀝青內(nèi)聚力損傷的評價指標。

3.3 高黏改性瀝青黏聚力

采用Wilhelmy 吊片法測試高黏瀝青的黏聚力的大小，主要以接觸角的大小來作為評價高黏瀝青黏聚力的評價指標，在測試過程中，瀝青溫度保持在140 ℃，試驗結(jié)果取3 組數(shù)據(jù)的平均值。 TPS 高黏改性瀝青的接觸角為102°， 而LT-HVA高黏改性瀝青的接觸角為108°，可以得出LT-HVA 高黏改性瀝青的黏聚力略大于TPS 高黏改性瀝青。

綜上， 對比LT-HVA 高黏改性瀝青和TPS 高黏改性瀝青，兩種瀝青均具有出色的技術性能，且差距不大，從內(nèi)聚力的角度對比，TPS 高黏改性瀝青的最大應力峰值略高，且在拉伸過程中的強度損失率較小，但是優(yōu)勢并不明顯。 從黏聚力的角度對比，LT-HVA 高黏改性瀝青擁有更大的接觸角，其黏聚力具有一定的優(yōu)勢， 這對超薄磨耗層在使用過程中的耐久性能具有一定的益處。

4 高黏改性瀝青超薄磨耗層路用性能

本文采用石灰?guī)r粗集料與細集料以及礦粉， 利用LTHVA 高黏改性瀝青和TPS 高黏改性瀝青分別制備了Novachip 超薄磨耗層用混合料， 為了減小級配對試驗結(jié)果的影響，兩類混合料均采用了相同的級配。LT-HVA 高黏改性瀝青和TPS 高黏改性瀝青分別制備了Novachip 超薄磨耗層用混合料的最佳油石比均為5.3%， 且空隙率均在9%～10%的范圍內(nèi)。 并對不同的Novachip 超薄磨耗層用混合料進行了摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度以及滲水系數(shù)的測定，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 超薄磨耗層瀝青混合料路用性能

抗滑性能的提升是超薄磨耗層在瀝青路面養(yǎng)護過程中產(chǎn)生的主要作用之一， 我國現(xiàn)行規(guī)范中對瀝青路面抗滑性能的評價主要采用摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度兩個指標。 其中，摩擦系數(shù)是主要影響的是車輛在低速（≤40 km/h）行駛時瀝青路面的抗滑性能。圖2 顯示，LT-HVA 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料的摩擦系數(shù)相較于TPS 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料略低，但是均處于較高的水平，均具有非常出色的抗滑性能。 構(gòu)造深度主要影響的是車輛在低速（≥60 km/h）行駛時瀝青路面的抗滑性能。圖2 顯示，LT-HVA 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料的構(gòu)造深度相較于TPS 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料略高，在高速行駛時，LT-HVA 高黏改性瀝青超薄磨耗層具有更加出色的抗滑性能， 但從構(gòu)造深度數(shù)值上看，兩者差距不大，均處于較好的數(shù)值范圍內(nèi)。

影響滲水系數(shù)的主要因素是超薄磨耗層的級配， 本文采用的是Novachip 級配，其空隙率在9%～10%。 試驗結(jié)果顯示，LT-HVA 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料與TPS 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料的滲水系數(shù)基本相同， 均接近100 mL/min。 該數(shù)值在超薄磨耗層中處于一般水平。

從抗滑性能和排水性能角度對LT-HVA 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料與TPS 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料，兩者均處于相同的水平。

5 結(jié)論

本文以路特LT-HVA 高黏瀝青改性劑為原材料，同時引入TPS 高黏瀝青改性劑為對比例， 展開了適用于超薄磨耗層的高黏瀝青的制備與性能研究， 并對高黏瀝青超薄磨耗層的抗滑性能及排水性能進行試驗研究。 得到的主要結(jié)論如下。

1）LT-HVA 高黏改性瀝青和TPS 高黏改性瀝青均具有出色的常規(guī)技術性能，且差距不大。

2）從內(nèi)聚力的角度對比，TPS 高黏改性瀝青的最大應力峰值略高，且在拉伸過程中的強度損失率較小，但是優(yōu)勢并不明顯。

3）從黏聚力的角度對比，LT-HVA 高黏改性瀝青擁有更大的接觸角，其黏聚力具有一定的優(yōu)勢，這對超薄磨耗層在使用過程中的耐久性能具有一定的益處。

4）從抗滑性能和排水性能角度對LT-HVA 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料與TPS 高黏改性瀝青超薄磨耗層瀝青混合料，兩者均處于相同的水平。

5）從經(jīng)濟角度分析，由于LT-HVA 高黏改性相較于TPS改性劑價格更低，所以LT-HVA 高黏改性劑應用于超薄磨耗層具有較大的性價比。